Question

（1）在“驗證機械能守恒實驗”中，有如下步驟：在豎直放置的鐵架臺上端固定一個電磁鐵（如圖甲），通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落．鐵架臺上有可以移動的光電門．當小球經過光電門時，光電計時裝置能測出小球通過光電門所用時間△t．

①如圖乙所示，用游標卡尺可測得小鋼球的直徑：d=

0.52

cm；實驗時將小鋼球從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出小球通過光電門的時間△t=1.2×10^-2s，則小球經過光電門時的瞬時速度為

0.43

m/s（保留2位有效數字）．
②在本次實驗中還必須測量的物理量是

小球出發點到光電門的距離L

（請用文字說明并用相應的字母表示）．
③本實驗通過比較

gL

和

d2

2△t2

（用以上所測量的物理量符號表示），在實驗誤差允許的范圍內相等，就可以驗證小球機械能守恒．
（2）某同學利用如圖所示裝置探究“加速度和力、質量的關系”的實驗中，測得滑塊的加速度a和拉力F的數據如表所示：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m?s-2）	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51

①根據表中的數據在圖所示的坐標中作出a-F圖象；
②滑塊質量為

1.00

 kg．
③圖象（或延長線）與F軸的截距的物理意義是

滑塊所受到的摩擦力

．

Answer 1

分析：（1）①游標卡尺的讀數先讀主尺數據，再看對齊的刻度，不需要估讀；小球經過光電門時的瞬時速度v=

d

△t

②該實驗中，要驗證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，還需要測量小球出發點到光電門的距離L；
③要驗證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等
（2）在圖象上逐個標出測量點，用直線連接；直線的斜率k表示質量的倒數；圖象（或延長線）與F軸的截距說明還受到其他的外力．

解答：解：（1）①游標卡尺的讀數先讀主尺數據，再看對齊的刻度；主尺上的讀數是5mm，可動刻度是第二格與上邊對齊，讀數是0.2mm，總讀數：5mm+0.2mm=5.2mm=0.52cm；
小球經過光電門時的瞬時速度v=

d

△t

=

0.52×10-2

1.2×10-2

m/s=0.43m/s；
②實驗中，要驗證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，需要用刻度尺測出小球出發點到光電門的距離L；
③實驗中，要驗證的是：mgL與

1

2

mv2是否相等，可以不需要測量出小球的質量，即只要驗證了gL與

1

2

v2的關系即可．

1

2

v2=

d2

2△t2

．
（2）①在圖象上逐個標出測量點，用平滑的直線連接，并延長與F軸相交；如圖：
②直線的斜率k：k=

△a

△F

=

1

m

=

0.40-0.11

0.50-0.20

≈1.00，所以滑塊的質量：m=1.00kg．
③圖象（或延長線）與F軸的截距是滑塊即將開始運動時受到的拉力，此時沒有拉動滑塊，說明滑塊受到摩擦力的作用，故與F軸的截距物理意義應當是滑塊受到的摩擦力．
故答案為：（1））①0.52，0.43； ②小球出發點到光電門的距離L；③gL，d ²/2△t ²
（2）①圖略；②1.00 kg（誤差允許范圍內均可）；③滑塊所受到的摩擦力

點評：（1）該題考查游標卡尺的讀數，驗證機械能守恒定律的實驗雖然換了實驗的器材和方法，但實驗的原理沒變；（2）描點法的關鍵是要逐個找點，然后連線．